DE1300764B

DE1300764B - Process for metal coating of plastic objects

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Publication number: DE1300764B
Application number: DEL58070A
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1967-12-09
Filing date: 1967-12-09
Publication date: 1969-08-07

Description

Obwohl bekanntermaßen Kunststoffe von ihren Herstellern heutzutage auch eingefärbt als Rohstoff der weiterverarbeitenden Industrie zugeführt werden und es deshalb im allgemeinen nicht schwierig ist, Gegenstände in beliebig gewünschten Farben durch Druckguß, Blasen, Ziehen, spanabhebende Verformung u. dgl herzustellen, ist es doch häufig erforderlich oder wenigstens zweckmäßig, Kunststoffartikel mit einem Farbanstrich oder sonstigen Überzug zu versehen. Auch dies bereitet im allgemeinen keine Schwierigkeiten, wenn auch gewisse Kunststoffe ziemlich komplizierte, aufwendige und -damit zeit-und kostenverbrauchende Manipulationen für die Vorbereitung und Nachbehandlung, also für eine vorbereitende Bearbeitung der Oberfläche, eine erforderliche Trocknung usw., voraussetzen (vgl. zum Beispiel deutsche Patentschriften 844 348, 1053 773).Although it is known that plastics are nowadays also supplied colored by their manufacturers as raw materials for the processing industry and it is therefore generally not difficult to produce objects in any desired colors by die-casting, blowing, drawing, metal-cutting deformation and the like, but it is often necessary or at least expedient to provide plastic articles with a paint or other coating. This, too, generally poses no problems, even if certain plastics require rather complicated, time-consuming and thus time-consuming and costly manipulations for preparation and post-treatment, i.e. for preparatory processing of the surface, necessary drying, etc. (see for example German patents 844 348, 1053 773).

Es ist ferner bekannt, Kunststoffgegenstände im Wege der Galvanisierung oder Aufdampfung mit einem dünnen Metallfilm zu überziehen, jedoch ist dieses Verfahren aufwendig und deshalb teuer.It is also known to galvanize plastic objects or vapor deposition with a thin metal film, however, this method is complex and therefore expensive.

Außerdem gibt es gewisse Kunststoffe, wie z. B. hochhitzebeständige, schlagfeste Kunststoffe aus der Reihe der Polykarbonate, auf der Basis von 4,4'-Dioxy-diphenyl-2,2-propan, die nicht mit beliebigen Farben, insbesondere nicht mit Nitrozellulose-Lacken, angestrichen werden dürfen, weil dann in dem mit einem Farbanstrich versehenen Gegenstand Spannungskorrosionsrisse auftreten.There are also certain plastics, such as B. heat-resistant, impact-resistant plastics from the range of polycarbonates, based on 4,4'-dioxy-diphenyl-2,2-propane, which are not painted with any paint, especially not with nitrocellulose lacquers may be, because then in the painted object stress corrosion cracks appear.

Hier setzt die Erfindung ein, die eine einfache, billige, wirkungsvolle und sehr vielseitig verwendbare Methode betrifft, um Kunststoffgegenstände, die aus einem schlagfesten, hochhitzebeständigen Kunststoff bestehen, mit einer dünnen, die Oberfläche in Hinblick auf den Einsatz der Gegenstände verbessernden Metallbeschichtung zu versehen, die aber auch als Unterlage für einen Farbanstricht, als Schutzschicht zur weiteren Bearbeitung durch Polieren, für die Wärmeableitung, Stromführung usw. verwendet werden kann. Sie besteht allgemein darin, mit Hilfe des an sich bekannten sogenannten Metallspritzens auf den fertig hergestellten, ausgehärteten Kunststoffgegenstand oder auf eine ausgewählte Fläche desselben eine dünne, rauhe Metallschicht aufzubringen, die mit der Fläche, auf der sie aufgebracht wurde, eine feste, unlösliche Verbindung eingeht.This is where the invention comes in, which is a simple, cheap, effective one and very versatile method concerns to plastic objects that consist of an impact-resistant, highly heat-resistant plastic, with a thin, Metal coating that improves the surface with regard to the use of the objects to provide, but also as a base for a coat of paint, as a protective layer for further processing by polishing, for heat dissipation, current conduction, etc. can be used. It generally consists in using what is known per se so-called metal spraying onto the finished, hardened plastic object or to apply a thin, rough metal layer to a selected area of the same, which forms a solid, insoluble bond with the surface on which it was applied comes in.

Die Spritzmetallisierung von Gegenständen aus Kunststoff ist zwar durch die auf R e i n i n g e r als Autor zurückgehenden Literaturstellen, »Gespritzte ; Metallüberzüge«, 1952,und »Metall-Reinigung+ Vorbehandlung«, 1964, S.48 bis 51, bekannt, jedoch geht aus ihnen hervor, daß bisher gewisse und im Hinblick auf den Einsatz der behandelten Gegenstände oft schwerwiegende Nachteile bei der Spritzmetallisierung von Kunststoffen aufgetreten sind, die mit der Porosität dieser Spritzbeläge und ihrer geringen Haftfähigkeit zusammenhängen. In der erstgenannten Literaturstelle wird von Schwierigkeiten berichtet, die bei dem Polieren solcher spritzmetallisierten Kunststoffe zwecks Herstellung von Reflektoren auftreten, und zur Behebung wurde vorgeschlagen, die spritzmetallisierten Gegenstände einer erneuten Erhitzung in einer Preßform zu unterwerfen und nur solche Metalle zur Beschichtung heranzuziehen, die einen Schmelzpunkt im Bereich des Schmelzpunktes des zur Herstellung des Gegenstades verwendeten Kunststoffes besitzen. Durch dieses komplizierte und aufwendige Verfahren soll erreicht werden, daß die Spritzschicht zusammensintert und einen festen Zusammenhalt auf der Kunststoffoberfläche erhält. Auch die zweitgenannte Literaturstelle behandelt dieses Problem und weist auf ein Erhitzungsverfahren zwecks Verdichtung der Überzüge hin. Sie beschreibt weiterhin ein Versiegelungsverfahren der erzeugten Oberfläche mit Hilfe von verdünnten Lacklösungen auf Kunstharzbasis.The spray metallization of objects made of plastic is true through the literature references that go back to R e i n i n g e r as an author, »Spritzte ; Metal coatings ", 1952, and" Metal cleaning + pretreatment ", 1964, pp.48 to 51, known, but it is clear from them that so far certain and with regard to the Use of the treated objects often has serious disadvantages in spray metallization of plastics have occurred with the porosity of these spray coatings and their low adhesive strength. In the first cited reference difficulties are reported in polishing such spray metallized Plastics used in the manufacture of reflectors occur, and has been used to remedy them proposed that the spray-metallized objects be reheated in subject to a press mold and only use such metals for coating, the one melting point in the range of the melting point for the production of the Gegenstade Own the plastic used. Because of this complicated and time-consuming process should be achieved that the sprayed layer sintered together and a firm cohesion on the plastic surface. The second cited reference is also dealt with this problem and indicates a heating process to densify the coatings there. It also describes a sealing process for the surface produced with the help of dilute paint solutions based on synthetic resin.

Hierdurch war es verständlich, daß die Spritzmetallisierung von Kunststoffen, die derart schwierige und aufwendige Nachbehandlungsverfahren erforderte, keinen Eingang in die Praxis finden konnte. Um so überraschender war es, daß bei Verwendung einer ganz bestimmten Kunststoffgruppe, nämlich den schlagfesten, hochhitzebeständigen Kunststoffen aus der Reihe der Polykarbonate durch die Spritzmetallisierung ein festhaftender, polierfähiger und auch bei Biegebeanspruchung haftender Belag erreicht werden konnte.This made it understandable that the spray metallization of plastics, which required such difficult and time-consuming post-treatment procedures, none Could find its way into the practice. It was all the more surprising that when it was used a very specific group of plastics, namely the impact-resistant, highly heat-resistant Plastics from the range of polycarbonates through spray metallization A firmly adhering, polishable covering that adheres even when subjected to bending loads could be.

Bei dem Metallspritzen wird in einer verhältnismäßig einfachen Apparatur ein fortlaufend im Maße des Verbrauchs nachgeschobener Draht an seinem freien Ende durch Hitzeeinwirkung, z. B. mittels einer Heizspirale, verflüssigt und das jeweils verflüssigte Metall durch Druckluft oder ein Druckgas ähnlich wie bei einer Farbspritzpistole als Metallnebel mitgerissen, der auf eine Fläche gerichtet werden kann. Erstaunlicherweise kann mit diesem Verfahren, ohne daß die bisher beim Farb-oder Metallschichtenüberzug notwendigen Vorbereitungen, wie Wärmebehandlung oder Beizen, überhaupt erforderlich sind, oder nach primitiven Vorbereitungshandlungen, wie leichtes Sandstrahlen, eine unlösliche Verankerung der aufgebrachten Schicht mit der Oberfläche des Kunststoffgegenstandes erzielt werden, was man nach den mit Kunststoffgegenständen, insbesondere Gegenständen aus einem hochhitzebeständigen, schlagfesten Material, gemachten Erfahrungen für unmöglich hielt. Es muß angenommen werden, daß die zunächst auf die Kunststoffoberfläche auftreffenden Metallnebelpartikeln einerseits infolge des ihnen noch innewohnenden Wärmeinhalts und andererseits infolge der ihnen durch das Trägermedium erteilten Energie eine Art Schweißverbindung eingehen, auf welche Anfangsschicht sich die übrige Schichtstruktur aufbaut.In the case of metal spraying, a relatively simple apparatus is used a wire continuously pushed in as it is used up at its free end by exposure to heat, e.g. B. by means of a heating coil, liquefied and each Liquefied metal by compressed air or a pressurized gas similar to a paint spray gun carried away as a metal mist that can be aimed at a surface. Amazingly can be done with this process without the hitherto applied paint or metal coating necessary preparations, such as heat treatment or pickling, are required at all are, or after primitive preparatory actions such as light sandblasting, one insoluble anchoring of the applied layer to the surface of the plastic object can be achieved what one after the with plastic objects, especially objects from a highly heat-resistant, impact-resistant material, experiences made for impossible. It must be assumed that the first on the plastic surface impinging metal mist particles on the one hand due to the fact that they are still inherent Heat content and, on the other hand, as a result of the amount given to them by the carrier medium Energy enter into a kind of welded connection, on which initial layer the builds up the remaining layer structure.

Demnach betrifft die Erfindung die Anwendung des an sich bekannten Metallspritzens, bei dem ein Metall in Draht- oder Stangenform am freien Ende erhitzt und der verflüssigte Anteil in einem Luft-oder Gasstrom mitgerissen und auf eine beschichtete Fläche gerichtet wird, für die Beschichtung von Kunststoffgegenständen aus schlagfesten, hochhitzebeständigen Kunststoffen aus der Reihe der Polykarbonate auf Basis von 4,4'-Dioxy-diphenyl-2,2-propan zum Zweck der Erzeugung einer dünnen, unlösbaren Metallauflage, z. B. als Schutzschicht, Wärmeleitungsschicht, Stromführungsschicht oder Unterlage für weitere Beschichtungen, wie Farbaufträge.Accordingly, the invention relates to the application of what is known per se Metal spraying, in which a metal in the form of a wire or rod is heated at the free end and the liquefied fraction entrained in an air or gas stream and on a coated surface is directed for the coating of plastic objects Made of impact-resistant, highly heat-resistant plastics from the polycarbonate range based on 4,4'-dioxy-diphenyl-2,2-propane for the purpose of producing a thin, non-detachable metal support, e.g. B. as a protective layer, heat conduction layer, current carrying layer or underlay for further coatings, such as paint applications.

So beschichtete Flächen an Gegenständen aus schlagfesten, hochhitzebestängigen Kunststoffen lassen sich z. B. mit beliebigen Lacken anstreichen, ohne daß das Lösungsmittel oder sonstige Bestandteile des Lackes das Gefüge des Kunststoffes angreifen oder nachteilig verändern können. Dies ist insbesondere dort von Vorteil, wo die Herstellung von Gegenständen verschiedener Farbe aus entsprechend eingefärbtem Kunststoff die Lagerhaltung sehr erschweren würde oder so unvorhersehbare Kundenwünsche die Herstellung eines bestimmten Gegenstandes in nur einer Farbe mit der Absicht der nachträglichen Farbauftragung zweckmäßig erscheinen im praktischen Einsatz der Gegenstand zusammen mit seiner Umgebung angestrichen wird. Als Beispiel seien hier Kunststofftüren für elektrische Schaltkästen, Lichtmaste usw. erwähnt, die selbstverständlich, wenn der Maler den aus Metall bestehenden Kasten oder Mast anstreicht, im allgemeinen nicht ausgelassen werden.Surfaces coated in this way on objects made of impact-resistant, highly heat-resistant Plastics can be z. B. paint with any paints without the solvent or other components of the paint attack the structure of the plastic or can adversely change. This is particularly advantageous wherever manufacturing of objects different color from appropriately colored Plastic would make warehousing very difficult or unpredictable customer requests the manufacture of a particular item in just one color with the intention of the subsequent application of paint appear useful in practical use of the Object is painted along with its surroundings. Here are an example Plastic doors for electrical switch boxes, light masts, etc. mentioned, which of course, when the painter paints the metal box or pole, generally not to be left out.

Die erfindungsgemäß beschichteten Flächen lassen sich aber auch ohne eine weitere Beschichtung, z. B. durch einen Lackanstrich, oder ohne weitere Bearbeitung einsetzen. Bei aus Kunststoff bestehenden Türen oder Deckeln für Verteilerkästen an Lichtmasten u. dgl., die, um den Zutritt von Schmutz, Staub und vor allem Wasser zu verhindern, sehr leicht sitzen müssen und deshalb für die meist runden Lichtmaste mit einem Radius gefertigt werden, der geringer als der des zugehörigen Mastes ist und sich erst beim Einsetzen und Verriegeln der Tür durch eine starke Biegebeanspruchung hervorrufendes Aufweiten dem Radius des Mastes anpaßt, hat man z. B. bisher oft darüber geklagt, daß sie wegen ihres hohen Oberflächenglanzes eine Blendwirkung hervorrufen, die unerwünscht und gegebenenfalls sogar verkehrsgefährdend sein kann. Dergleichen erfindungsgemäß behandelte Teile haben diese Blendgefahr nicht.However, the surfaces coated according to the invention can also be used without another coating, e.g. B. by painting with varnish, or without further processing insert. For doors or lids made of plastic for distribution boxes on light poles and the like, which prevent the ingress of dirt, dust and, above all, water to avoid having to sit very lightly and therefore for the mostly round light poles be made with a radius that is smaller than that of the associated mast and only when the door is inserted and locked due to strong bending stress evoking widening adapts to the radius of the mast, one has z. B. so far often complained about the fact that they have a dazzling effect because of their high surface gloss which can be undesirable and possibly even hazardous to traffic. Such parts treated according to the invention do not have this risk of dazzling.

Außerdem wird es häufig gewünscht, Kunststofftüren oder -deckel an Masten für Straßenleuchten, Verkehrsampeln, Hinweisschildern u. dgl. nicht auf den ersten Blick in Erscheinung treten zu lassen. Bei den häufig eingesetzten verzinkten Stahlmasten hat man sich in dieser Beziehung eine Zeit lang damit zu behelfen versucht, daß man in das zu verarbeitende Kunststoffgranulat oder -pulver als Farbgeber Aluminiumpulver einarbeitete, aber dieser Weg ist nicht mehr gangbar, weil die Herstellerwerke aus Sicherheitsgründen ihn ablehnen, nachdem es bei der Einarbeitung von Aluminiumpulver in Kunststoffe bereits zu Explosionen kam. Außerdem war dieser Weg sowieso nur eine Notlösung, schon deshalb, weil die verzinkten Masten im Laufe der Zeit durch Oxydation der Außenhaut ein anderes Äußeres annehmen und dann die Türen oder Deckel mit »Aluminiumeffekt« vom äußeren Bild des übrigen Teiles abstachen. Mit der Erfindung hat man es in der Hand, für einen Metallteil, z. B. Metallkasten oder -mast, einen Außenteil, z. B. eine Tür oder einen Deckel, aus Kunststoff herzustellen, dessen sichtbare Oberfläche aus dem gleichen Metall wie der zugehörige Teil besteht Die Beschichtung nach der Erfindung kann ferner als elektrisch leitende Schicht dienen, sowohl um einen bestimmten und beabsichtigten Stromfluß zu leiten, als auch um unkontrollierbare Ströme, z. B. Kriechströme, abzuleiten. So kann z. B. eine Kunststoffplatte oder dergleichen Gegenstand mit einer Schablone abgedeckt werden, die nur die vorgegebenen Stromwege offenläßt, so daß sich diese nach der Beschichtung auf der Oberfläche des Kunststoffgegenstandes zeigen. Gegenüber dem bekannten Drucken von Stromwegen hat das erfindungsgemäße Verfahren den Vorteil der einfachen Variation, da sich entsprechende Schablonen im Gegensatz zu Druckplatten sehr einfach herstellen lassen. Außerdem kann eine erfindungsgemäß beschichtete Fläche in an sich bekannter Weise blank poliert werden, z. B. um Spiegel, Reflektoren u. dgl. herzustellen. Gerade für Scheinwerferreflektoren können selbstverständlich nur hochhitzebeständige Materialien eingesetzt werden, da die mitten im Reflektor sitzende Leuchtquelle durch die durch den Reflektor hervorgerufene und beabsichtigte Bündelung auf der Oberfläche desselben Wärme erzeugt. Reflektoren und andere in der Elektrotechnik verwendete Teile aus Kunststofl herstellen zu können ist aber auch deshalb von Bedeutung, weil sich immer mehr das Bestreben durchsetzt, bei solche Teile verwendeten Anlagen den Vorschriften der Schutzklasse 2 nach den VDE-Normen zu genügen, die bekanntlich vorschreiben, daß alle Teile, mit denen man bei der Montage oder Reparatur in Berührung kommen kann, gegen Stromführung geschützt sind. Mit einem Teil aus Kunststoff, das nur an der nicht zugänglichen Fläche mit einem Metallüberzug versehen ist, läßt sich dies am besten erreichen.In addition, it is often desired to have plastic doors or lids on Masts for street lights, traffic lights, signs and the like are not on the first glance. With the frequently used galvanized Steel masts have been tried for a while in this regard by that one in the plastic granulate or powder to be processed as a color donor aluminum powder incorporated, but this path is no longer viable because the manufacturer works out For safety reasons, refuse it after it has been incorporated into aluminum powder explosions have already occurred in plastics. Besides, this path was only one way anyway Emergency solution, if only because the galvanized masts due to oxidation over time the outer skin takes on a different appearance and then the doors or lids with an "aluminum effect" stand out from the outer appearance of the rest of the part. With the invention you have it in the Hand, for a metal part, e.g. B. metal box or mast, an outer part, e.g. B. a door or a lid, made of plastic, its visible surface The coating after the Invention can also serve as an electrically conductive layer, both around a particular and intended to conduct current flow, as well as uncontrollable currents, e.g. B. leakage currents to derive. So z. B. a plastic plate or the like Object to be covered with a template, which only the specified current paths leaves open, so that this is after the coating on the surface of the plastic object demonstrate. Compared to the known printing of current paths, the inventive Method has the advantage of simple variation, since there are corresponding templates in contrast to printing plates, can be produced very easily. In addition, a surfaces coated according to the invention are polished bright in a known manner, z. B. to produce mirrors, reflectors and the like. Especially for headlight reflectors Of course, only highly heat-resistant materials can be used, because the light source located in the middle of the reflector is caused by the one caused by the reflector and intentional concentration on the surface thereof generates heat. Reflectors and to be able to manufacture other parts used in electrical engineering from plastic but is also of importance because the endeavor is becoming more and more prevalent, systems used for such parts meet the requirements of protection class 2 according to To comply with VDE standards, which, as is well known, stipulate that all parts with which one may come into contact during assembly or repair, protected against current conduction are. With a part made of plastic that is only attached to the inaccessible area is provided with a metal coating, this is best achieved.

Auch für die Wärmeableitung, d. h. einen Wärmetransport im weitesten Sinne, ist die Beschichtung nach der Erfindung geeignet. Da Kunststoff ein bekanntermaßen schlechter Wärmeleiter ist, würde z. B. in einem Kunststoffgehäuse, das eine Wärmequelle aufnimmt, z. B. eine Glühbirne, einen Glühdraht od. dgl., ein Wärmestau einstellen, der mit Hilfe der Beschichtung nach der Erfindung nach außen abgeleitet werden kann.Also for heat dissipation, i. H. a heat transport in the broadest Sense, the coating is suitable according to the invention. As plastic is known to be a is a poor conductor of heat, z. B. in a plastic housing that has a heat source receives, e.g. B. a light bulb, a filament or the like. Set a heat build-up, which can be diverted to the outside with the aid of the coating according to the invention.

Gegenüber herkömmlichen bekannten Beschichtungsverfahren hat das nach der Erfindung den Vorteil der sehr einfachen Handhabung und der fast unbegrenzten Variationsmöglichkeit. So können z. B. Kunststoffe beschichtet werden, die bisher nur dem galvanischen Verfahren zugänglich waren, es können aber auch Kunststoffe beschichtet werden, die diesem Verfahren bisher nicht zugänglich waren, und es kann ein sehr einfacher übergang von einem Metall zu einem anderen, z. B. von Zinn zu Aluminium oder Kupfer, durch einfaches Auswechseln des Drahtes in der Spritzeinrichtung vonstatten gehen. Die Beschichtung kann für stärkerer Biegebeanspruchung ausgesetzten Gegenständen angewendet und auf bestimmte ausgewählte Flächen durch einfaches Abdecken der Umgebung beschränkt werden, und die aufgebrachte Beschichtung kann bearbeitet werden, z. B. mit einer weiteren Beschichtung in Form eines Lackanstriches versehen, poliert werden od. dgl.Compared to conventional, known coating processes, this has a negative impact the invention has the advantage of very easy handling and almost unlimited Possibility of variation. So z. B. plastics are coated so far were only accessible to the galvanic process, but plastics can also be used be coated, which were previously inaccessible to this process, and it can a very easy transition from one metal to another, e.g. B. of tin too Aluminum or copper, simply by changing the wire in the spraying device take place. The coating can be exposed to greater bending stress Objects and applied to certain selected surfaces by simply covering them the environment and the applied coating can be machined be e.g. B. provided with another coating in the form of a paint, be polished or the like.

Claims

Claim: Application of the metal spraying known per se, at which heats a metal in wire or rod form at the free end and liquefies it Part entrained in an air or gas stream and onto a surface to be coated is directed, for the coating of plastic objects made of impact-resistant, heat-resistant plastics from the range of polycarbonates based on 4,4'-Dioxy-diphenyl-2,2-propane for the purpose of creating a thin, insoluble Metal plating, e.g. B. as a protective layer, heat conduction layer, current carrying layer or underlay for further coatings, such as paint applications.